المصدر: scitechdaily.com
الدكتور أندرياس Distler (ZAE Bayern) مع وحدة الطاقة الشمسية السجل العضوي في مصنع الطاقة الشمسية في المستقبل. في الخلفية ، الخط التجريبي للوحات الفولتية الضوئية الرقيقة المطبوعة.
سجل فريق بحث من Nuremberg و Erlangen رقمًا قياسيًا جديدًا في كفاءة تحويل الطاقة للوحدات الكهروضوئية العضوية (OPV). العلماء من جامعة فريدريش - ألكساندر إيرلانجن نورنبرغ (FAU) ، والمركز البافاري لأبحاث الطاقة التطبيقية (ZAE) ، ومعهد هيلمهولتز إيرلانجن - نورنبرغ للطاقة المتجددة (HI ERN) ، فرع من فروع فورشونغسزينتروم يوليش ، جامعة جنوب الصين للتكنولوجيا (SCUT) ، صممت وحدة OPV بكفاءة 12.6 في المئة على مساحة 26 سم مربع. تم تجاوز الرقم القياسي العالمي السابق البالغ 9.7 في المئة بنسبة 30 في المئة.
هذه هي أعلى قيمة كفاءة تم الإبلاغ عنها على الإطلاق لوحدة الطاقة الضوئية العضوية. تم تأكيد ذلك من خلال القياس المعياري المعتمد في ظل ظروف الاختبار القياسية من قبل مختبر الاعتماد المستقل التابع لـ Fraunhofer ISE (Freiburg) في سبتمبر 2019. تم تطوير الوحدة متعددة الخلايا في مصنع الطاقة الشمسية للمستقبل في Energie Campus Nürnberg (EnCN) في معمل طلاء ذو خط تجريبي فريد من نوعه ميغاواط للفلطائية الضوئية ذات الأغشية الرقيقة ، تم تصميمه وتنفيذه بدعم مالي من وزارة الشؤون الاقتصادية البافارية.
"يوضح هذا الإنجاز أن بافاريا ليست رائدة فقط في تطوير المنشآت الكهروضوئية ، ولكنها تحتل أيضًا موقعًا رائدًا في تطوير تقنيات المستقبل" ، يؤكد هوبرت أيوانجر ، وزير الدولة للشؤون الاقتصادية والتنمية الإقليمية والطاقة في ولاية بافاريا.
تتكون الخلايا الشمسية العضوية عادة من عنصرين عضويين مختلفين ، يمتلكان خصائص أشباه الموصلات اللازمة. على عكس السيليكون المستخدم بشكل تقليدي ، والذي يتم تصنيعه بواسطة عمليات انصهار كثيفة الاستهلاك للطاقة ، يمكن استخدام المواد العضوية مباشرة من المحاليل على حامل الفيلم أو حامل الزجاج.
من ناحية ، فإن هذا يقلل من تكاليف التصنيع ، من ناحية أخرى ، فإن استخدام مواد مرنة وخفيفة الوزن يسمح بتطبيقات جديدة ، مثل الأجهزة المحمولة أو الملابس ، حتى لو كانت الكفاءة غير قابلة للمقارنة بعد مع الخلايا الشمسية التقليدية للسيليكون.
يوضح البروفيسور كريستوف برابك من FAU: "يوضح هذا المعلم البارز في أبحاث أشباه الموصلات العضوية أن أحدث تطورات الأداء مع كفاءة خلايا معتمدة لأكثر من 16 في المائة لا تقتصر على نطاق المختبر ، ولكنها جاهزة للتطوير إلى مستوى وحدات النموذج الأولي". ، مدير في HI ERN ، والمدير العلمي لمصنع الطاقة الشمسية في المستقبل ، وهي مجموعة أبحاث من ZAE Bayern.
نظرًا لتصميمها ، تكون كفاءة الوحدات الكهروضوئية الكاملة دائمًا أقل قليلاً من كفاءة الخلايا الفردية. جزءًا من مساحة الوحدة النمطية ، على سبيل المثال ، يكون دائمًا غير نشط نظرًا لأنه يستخدم للترابط بين الخلايا الفردية. مع زيادة مساحة الوحدة ، تزداد الخسائر الناتجة عن المقاومة الكهربائية للأقطاب الكهربائية.
تتكون وحدة السجل من اثني عشر خلية متصلة تسلسليًا ولها عامل تعبئة هندسي يزيد عن 95 بالمائة. يساهم هذا الجزء من منطقة الوحدة بنشاط في توليد الطاقة. فيما يتعلق بمجالها النشط ، تحقق الوحدة حتى كفاءة تبلغ 13.2 في المائة. تم تحقيق الحد الأدنى من المناطق غير النشطة من خلال هيكلة الليزر عالية الدقة ، كما تم تطويرها وتحسينها في السنوات الأخيرة في "مصنع الطاقة الشمسية للمستقبل".